WWW.KONFERENCIYA.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Конференции, лекции

 

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

«Проблемы автоматизации технологических процессов добычи, транспорта и переработки нефти и газа Сборник трудов Всероссийской научно-практической интернет-конференции 18 апреля 2013 г. ...»

-- [ Страница 4 ] --
Российский государственный университет нефти и газа Сегодня всё большую актуальность приобретают задачи моделирования и оптимального управления добычей нефти на месторождениях. Это обусловлено рядом причин. Во-первых, показатели прироста запасов нефти во многих странах, в том числе и в России, непрерывно снижаются, а в Европе, США, Китае вовсе отстают от темпов потребления нефти. Во-вторых, за последние 15-20 лет вычислительные мощности электронных устройств управления значительно возросли, так на сегодняшний день в составе любой промысловой системы управления есть ЭВМ, ресурсов которой достаточно для решения задач оптимального управления технологическими процессами на основании поступающих в неё данных измерительных систем, а также моделирования самих процессов. В-третьих, различными компаниями разработано множество решений по обеспечению системы управления необходимой измерительной и диагностической информацией, как то: блоки погружной и наземной телеметрии, информационно-измерительные системы многофазного потока и влагосодержания скважинной продукции, а также различные датчики и реле системы диагностики состояния оборудования.

Описанные системы управления, в которых реализуется решение задач оптимизации режимов работы добывающих скважин на основании результатов моделирования технологического процесса и измерительно-диагностической информации, принято называть интеллектуальными системами. Целью внедрения такой системы является рациональная разработка нефтяного месторождения, что, как правило, означает извлечение возможно большего ресурса запасов нефти при возможно меньшей себестоимости за возможно меньшее время. Конкретные цели функционирования таких систем задаются заказчиком и формализуются в виде тех или иных критериев управления. Среди критериев управления могут быть:

технологические критерии, например, максимальный отбор безводной нефти (минимальная добыча воды);

экономические критерии, например, максимальная прибыль, минимальные энергозатраты, минимальные расход ограниченных ресурсов (как то, рабочий газ при газлифтной добыче нефти);

экологические критерии: минимальный ущерб окружающей среде и Мировая практика внедрения систем интеллектуальных скважин и месторождений показывает, то чаще всего такие системы применяются при нестандартных способах эксплуатации месторождений, к примеру многозабойными и наклонными скважинами, или же скважинами, эксплуатирующими несколько нефтеносных горизонтов. Однако, применимость интеллектуальных решений не ограничена ли приведенными выше условиями. Исследования, хотя бы на академических примерах, позволяют обосновать эффективность внедрения систем интеллектуального управления на месторождениях, где вертикальными скважинами эксплуатируется один пласт. Моделирование распределения давлений и потоков внутри залежи позволяют избежать ситуаций преждевременного снижения пластового давления по отдельным участкам (а следовательно и уменьшения дебита скважин на этих участках), например в результате форсированных отборов продукции, а также ситуаций прорыва краевой воды или образования конусов обводнения, в результате чего эксплуатационные скважины преждевременно обводняются, уменьшается коэффициент извлечения нефти, увеличиваются затраты на эксплуатацию. Таким образом, очевидно влияние назначения режимов работы скважин на экономическую сторону эксплуатации месторождения. Таким образом системы интеллектуального управления решают задачи распределения дебитов скважин с помощью моделирования их взаимного влияния через эксплуатируемый пласт с целью максимизации функции цели управления, которая по смыслу может представлять собой накопленную добычу нефти или ЧДД эксплуатации месторождения; или же минимизации целевой функции, отражающей, например, эксплуатационные расходы, энергозатраты или же отбор воды.

УДК 62-

ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС

УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ

ПРОЦЕССАМИ

Российский государственный университет нефти и газа им. И. М. Губкина, Для эффективного внедрения систем усовершенствованного управления (APC) сложными технологическими процессами нефтегазовой отрасли требуется решение двух задач:

предоставление эффективного инструмента проведения комплексных исследований для выбора оптимальных режимов эксплуатации технологических объектов на основе компьютерного моделирования с настройкой многосвязной системы управления;

повышение уровня обучения студентов и специалистов на базе современного типового инструментария и соответствующих учебных методик.

«Автоматизированная система управления производством» на базе программноаппаратных средств компании Honeywell (рисунок).

В состав комплекса входят:

1. Сервер UniSim Design и UniSim Operations, служащий для построения статических и динамических моделей сложных технологических процессов – преимущественно нефтепереработки и нефтехимии, а также создания тренажеров для обучения операторов.

2. Сервер распределенной системы управления Experion PKS.

3. Программируемый логический контроллер C300.

Структурная схема комплекса «Автоматизированная система управления 4. Сервер Profit Suite, предназначенный для реализации алгоритмов усовершенствованного управления.

Возможности комплекса позволяют воспроизводить модели различных технологических процессов служащих для построения реальных систем многосвязного управления [1]. Алгоритмы базового регулирования реализуются в динамической модели в среде UniSim Design или на контроллере C300. APCалгоритмы выполняются в пакете Profit Suite, связанном с моделью через распределённую систему управления или минуя ее по интерфейсу OPC DA.



Возможность обмена данными по OPC DA позволяет осуществлять интеграцию с пакетами сторонних производителей, например, подключать сценарии Matlab.

В работе на примере установки АВТ демонстрируются возможности разработанного программно-аппаратного комплекса усовершенствованного управления технологическими процессами.

усовершенствованного управления, включая: создание модели технологического процесса; построение базовой системы регулирования; разработку виртуальных анализаторов; построение многосвязных регуляторов; синтез системы, оптимизирующей уставки регуляторов.

Список литературы 1. Alsop N., Ferrer J.M. Step-Test Free APC Implementation Using Dynamic Simulation // American Institute of Chemical Engineers. AIChE. Spring Meeting. – 2006.

УДК 681.5:665.

МЕТОД СТАТИСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ РЕАКТОРНЫХ

ПРОЦЕССОВ УСТАНОВКИ КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА

ДЛЯ СИСТЕМ ДИАГНОСТИКИ ИСПРАВНОСТИ ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ

Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа Каталитический риформинг – это процесс, технологический режим которого зависит от характеристик сырья и катализатора, водородсодержащего газа и др. параметров, не все из которых могут быть измерены или же измеряются в лабораторных условиях. На технологический процесс накладываются жесткие ограничения по значениям температуры, концентраций и давлений в аппаратах реакторного блока, которые необходимы для получения заданных показателей качества (ПК) выпускаемой продукции.

Важным аспектом является не только контроль состояния самого процесса, но и диагностика исправности измерительного оборудования и достоверности данных, получаемых с него. Это приводит к необходимости использования систем диагностики исправности информационноизмерительных каналов как составляющих комплексной системы автоматизации.

Одним из методов диагностирования исправности измерительных каналов основан на использовании избыточного числа моделей для вычисления ПК, для реакторного блока установки риформинга – это значение октанового числа (ОЧ) бензина. Набор моделей в виде уравнений регрессии для расчета ОЧ может быть получен для различных зон реакторов на множествах технологических параметров, часть из которых одинаковые, а часть различны.

Полученные модели могут использоваться как для целей диагностики, так и повышения точности прогнозирования ОЧ за счет использования различных инструментов верификации вычисленных значений.

Основой верификации являются классические методы проверки статистических гипотез и использования частотной логики.

В работе рассматриваются технические и алгоритмические аспекты решения задач получения моделей, разработки диагностических процедур и методов уточнения вычисленных значений ОЧ.

УДК 519.857.

СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ДОСТОВЕРНОСТИ ПОКАЗАНИЙ КИП

МАГИСТРАЛЬНОГО НЕФТЕПРОВОДА

Российский государственный университет нефти и газа имени И.М.Губкина, Слежение за состоянием магистрального нефтепровода (МН), управление и принятие решений в аварийных ситуациях осуществляет диспетчерская служба. Для оперативного и правильного выполнения своих обязанностей диспетчерской службе необходима своевременная и точная информация о состоянии МН. Информация, используемая диспетчером, поступает с датчиков, установленных по профилю МН, через SCADA систему. Показания датчиков имеют погрешности, обусловленные налипанием парафина на чувствительный элемент, ошибкой калибровки датчика и т.д. В результате показания технологических параметров во времени могут обладать случайными выбросами, инерционностью, временным смещением. На графиках могут искажаться реальные переходные процессы и возникать ложные (не обусловленные гидравликой МН). Ошибки датчиков могут привести к пропуску гидравлического события на МН или к реагированию на ложные гидравлические события. Таким образом, возникает задача контроля достоверности показаний КИП.

Целью работы является разработка адаптивной модели, алгоритма и программного комплекса контроля показаний датчиков расхода МН по датчикам давления.

Необходимость построения адаптивной модели обусловлена изменением эффективного диаметра МН из-за отложения парафина, использованием антифрикционных присадок, наличием утечек и запуском СОД. В качестве способа контроля используется избыточность показаний датчиков расхода и давления, которые связаны гидравлическими закономерностями (закон Бернулли и 1-й закон Кирхгофа для узлов трубопроводной сети).

Основные результаты работы Построена имитационная гидравлическая модель МН, разработана структура и алгоритмы адаптивной модели системы контроля показаний датчиков. На основе разработанной имитационной модели МН проведено испытание данной системы. В результате проведенных исследований были получены положительные результаты, которые дают основание для реализации адаптивной модели системы на реальном МН.

УДК 519.876.

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ГАЗОВОЙ СКВАЖИНЫ

МЕСТОРОЖДЕНИЯ С ПАДАЮЩЕЙ ДОБЫЧЕЙ,





ЭКСПЛУАТИРУЕМОЙ ГАЗЛИФТНЫМ СПОСОБОМ

Российский государственный университет нефти и газа им. И. М. Губкина, г.

Цель исследования: разработка математической модели газлифтной газовой скважины месторождения с падающей добычей для оперативного управления её работой.

В процессе эксплуатации газовых скважин на заключительном этапе разработки месторождения возникают осложнения, вызванные скоплениями воды в НКТ и призабойной зоне. В потоке газа, поступающем в скважину, относительная влажность газа составляет 100% вследствие близости ГВК. Несмотря на то, что на забое скважины и в НКТ давление газа падает, снижая температуру точки росы, теплообмен через стенки НКТ приводит к конденсации воды из газа. При низких пластовых давлениях скорости газа недостаточно для выноса капель воды из НКТ, которые стекают на забой и ухудшают фильтрационные свойства призабойной зоны. В результате снижается дебит скважин ниже порога рентабельности эксплуатации и скважина останавливается.

Одним из путей увеличения скорости газа в НКТ для обеспечения условий выноса жидкости является применение газлифтного способа эксплуатации. При эксплуатации газовой скважины газлифтом существует два ограничения по расходу закачиваемого газа:

минимальный расход газа, при котором происходит вынос капель и возможно транспортировать добываемый газ по системе сбора;

максимальный расход газа, при котором не происходит задавливания пласта.

Разработанная математическая модель определяет ограничения по расходу закачиваемого газа с учетом неизотермичности процесса и задаёт уставку системе управления газовой газлифтной скважиной.

УДК 681.5:622.

СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УЧЁТА ПОПУТНОГО

НЕФТЯНОГО ГАЗА

Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа В связи с развитием технологии добычи нефти и газа, в нефтегазодобывающих предприятиях уделяется особое внимание соблюдению требований по рациональному использованию полезных ископаемых. Одним из таких требований является достоверный учет извлекаемых и оставляемых в недрах запасов основных и совместно с ними залегающих полезных ископаемых и попутных компонентов при разработке месторождений полезных ископаемых.

Одной из важнейших задач рационального использования полезных ископаемых при нефтедобыче, является строгий учет потерь попутного нефтяного газа.

Требования к повышению эффективности использования попутного нефтяного газа, поставленные в последние годы руководством страны перед нефтедобывающими компаниями, определили четкие задачи и критерии его учета.

Учет газа ведется с целью:

- рационального использования природных ресурсов;

- предоставления сведений в государственные органы и проведение расчётов за выбросы вредных (загрязняющих) веществ, образующихся при сжигании попутного нефтяного газа;

- проведения взаимных расчетов между сдающей и принимающей сторонами;

- осуществления хозяйственной деятельности нефтегазодобывающих предприятий (НГДП) и оценки результатов этой деятельности;

- оперативного управления технологическими процессами добычи попутного нефтяного и природного газа.

нефтегазодобывающих предприятиях автоматизированных систем сведения баланса попутного нефтяного газа.

Система автоматизированного сведения баланса попутного нефтяного газа предназначена для автоматизированного формирования баланса природного и попутного нефтяного газа, получения объективной информации о количестве добытого, утилизированного, израсходованного на собственные нужды и сданного на газоперерабатывающие заводы попутного нефтяного газа по отдельным технологическим участкам и в нефтегазодобывающих компаниях в целом на основе сбора данных, поступающих с оперативных и коммерческих узлов учета газа.

Система представляет собой совокупность программных модулей, которые должны обеспечивать следующие функции:

- автоматизированное сведение баланса попутного нефтяного газа (ПНГ) как по отдельным направлениям, так и по предприятию в целом;

- контроль и анализ величин дебалансов по контролируемым узлам технологической цепочке движения ПНГ;

- автоматический сбор технологических параметров, поступающих с оперативных и коммерческих узлов учета газа;

- ручной ввод данных по замерам с объектов, не подключенных к автоматизированным системам управления технологическими процессами (АСУ ТП);

- долговременное и надёжное хранение данных в течение нескольких лет в едином хранилище (базе данных реального времени) на жёстких дисках сервера и других носителях информации в электронном виде;

- обработка и анализ значений параметров технологических процессов по утвержденным алгоритмам и регламентам;

- формирование полного комплекта отчетных форм для учета газа по нефтегазодобывающей организации;

- получение информации о массе добытого, перекачиваемого, хранимого и сдаваемого газа по отдельным технологическим участкам и в целом по предприятию;

- стандартный унифицированный доступ к данным.

На рисунке представлен вариант архитектуры системы сведения баланса попутного нефтяного газа, с точки зрения расположения ее компонентов в локальной вычислительной сети предприятия.

Основными компонентами системы являются:

1. БД – реляционная база данных, которая служит для хранения системной и прикладной информации.

2. Сервер приложений – содержит программное обеспечение, которое реализует бизнес логику приложений, входящих в систему. В системе не обязательно только один сервер приложений, их может быть несколько. А механизм обращения к разным веб сервисам реализуется через контроллер веб сервисов.

3. Web-сервер – реализует web интерфейс приложений, входящих в систему.

4. Толстый клиент – рабочие машины в локальных вычислительных сетях, которые содержат программное обеспечение, реализующее графический интерфейс пользователя приложений, входящих в систему.

5. Web-браузер – служит для доступа в веб интерфейсу приложений.

Создание системы автоматизированного сведения баланса попутного нефтяного газа для каждого конкретного заказчика требует проведения детального обследования деятельности его нефтегазодобывающего предприятия.

Целью проведения обследования является изучение предметной области проектирования автоматизированной системы учета на нефтедобывающем предприятии, а именно:

- функциональной схемы учета попутного нефтяного газа;

- необходимых нормативных и регламентирующих документов;

- возможностей действующих автоматизированных систем для организации информационного обмена с автоматизированной системой;

- обсуждение с потенциальными пользователями автоматизированной системы проектируемых функций, а также особенностей технологических и производственных процессов, которые необходимо учесть на этапе разработки технического задания на создание программного комплекса.

Архитектура систем По итогам обследования должна быть получена необходимая информация для формирования организационно-функциональной структуры системы автоматизированного сведения баланса попутного нефтяного газа, собран предварительный перечень экранных и отчетных форм, которые необходимо реализовать. Должны быть получены необходимые данные для формирования требований к входной информации системы и разработки балансной модели для расчета баланса ПНГ по нефтегазодобывающей организации.

Тщательно проведенный анализ полученных данных позволит реализовать систему сведения баланса попутного нефтяного газа адаптированную под особенности деятельности конкретного заказчика. Это позволит добиться высокой степени точности и достоверности информации получаемой из системы, а следовательно, обеспечить контроль за рациональным использованием попутного нефтяного газа.

Список литературы 1. Создание системы автоматизированного сведения баланса попутного нефтяного газа в ОАО «Оренбургнефть». Вывод информации с вычислителей. 725-11НА.16-12-11ТЗ 2. Методика мониторинга дебалансов между объектами учета и автоматизированного сведения баланса попутного нефтяного газа в ОАО «Оренбургнефть». 00137093.495-11НА.П1. 3. Антипьев В.Н. Утилизация нефтяного газа. - М.: Недра, 1983.

4. Аксенов А.Н., Широков Ю.П. Решение проблемы ПНГ: предпосылки созданы, нужны экономические стимулы // Нефтегазовая вертикаль. -2008.Кириллов Д.В. Лед тронулся: утилизация ПНГ в новых условиях // Нефтегазовая вертикаль. - 2008. - № 18.

6. Андреева H.H. В России и мировом сообществе имеются необходимые технологии, техника и материальные ресурсы для экономически эффективного использования нефтяного газа // Нефтяное хозяйство.- 2006.-№ 1.

УДК 622.276.5.057:681.

КОНТРОЛЬ ДЕБИТА УГЛЕВОДОРОДОВ ПРИ ОДНОВРЕМЕННОРАЗДЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВУХ ПЛАСТОВ

Уфимский государственный нефтяной технический университет, Проблемы рациональной разработки многопластовых месторождений в последние годы приобретают все большую важность в связи с тем, что количество вводимых в эксплуатацию многопластовых залежей с ограниченными ресурсами запасов увеличивается. Принципиально все существующие схемы многопластовой эксплуатации направлены на повышение производительности путем повышения дебитов по месторождению в целом, тем самым увеличивается интенсивность процесса нефтеизвлечения.

Как известно, государственные требования разработки месторождения углеводородов во многих странах мира запрещают совместную эксплуатацию пластов по причине возможного снижения конечной нефтеотдачи. Главными проблемами, имеющими место при совместной эксплуатации двух или более пластов, являются потеря контроля пластового давления каждой из зон и, как следствие, возможность возникновения межпластовых перетоков.

экономическим соображениям вынуждены вести эксплуатацию двух или более залежей нефти единой сеткой добывающих скважин. При этом обычно практикуется совместная разработка только близко расположенных объектов со схожими фильтрационно-емкостными свойствами. Указанный способ разработки в целом не рекомендован государственными контролирующими органами и может быть ограниченно применен только, если добывающая компания сможет гарантированно обеспечить надежный контроль за индивидуальной добычей продукции из каждого пласта с целью не допустить их выборочной разработки и снижения коэффициентов нефтеизвлечения (1.

Закон РФ "О недрах" № 27- ФЗ статья 23; 2. Правила охраны недр ПБ 07-601пп. 113). Бесконтрольность совместной разработки приводит к возникновению ошибок в списании запасов, определении энергетического состояния объектов, и может привести к состоянию, когда будет очень сложно определить потенциалы: объектов и структуру остаточных запасов углеводородов [1].

Реализация совместной эксплуатации с возможностью позонного контроля параметров добычи в настоящее время может стать ключевым элементом увеличения производительности многопластовых месторождений, в особенности истощенных залежей Поволжского региона РФ.

Решение проблемы технологического контроля дебита нефтяной скважины представляет весьма сложную задачу. Особенностью измерения дебита добываемой смеси из нефтяных скважин для целей технологического учета является сложный состав среды и её значительные изменения во времени: изменения расхода, соотношения фаз, плотности и вязкости.

Измеряемая смесь многофазная: жидкость, газ, твердые включения (механические примеси) [2].

В случае одновременной эксплуатации двух нефтяных горизонтов одной скважиной измерение дебита на забое нефтяной скважины необходимо с целью определения количества жидкости, получаемой из каждого нефтяного пласта в отдельности. Для измерения количества жидкости, поступающей из каждого пласта, над нижним горизонтом устанавливают глубинный дебитомер, причем так, чтобы вся жидкость из этого пласта проходила только через прибор. Одновременно на поверхности измеряют суммарный дебит из двух нефтяных горизонтов. Дебит нижнего горизонта определяется по записи, сделанной прибором, а дебит верхнего горизонта вычитанием дебита нижнего горизонта из суммарного дебита, определенного на поверхности. Эффективность контроля можно повысить при использовании глубинных мобильных систем непрерывного мониторинга параметров, характеризующих продуктивность пластов [3].

Следующим возникает вопрос, какое оборудование применять для того, чтобы достигнуть поставленной цели.

Для получения профиля притока (приемистости) эксплуатационной скважины обычно используются глубинные механические расходомеры, спускаемые на кабеле. Различают пакерные и беспакерные глубинные расходомеры. Пакерные расходомеры имеют ряд недостатков: сложность конструкции, точечный режим измерения, частые осложнения при извлечении прибора из скважины и др. Скважинные беспакерные расходомеры с малогабаритной турбинкой обладают низкой чувствительностью и не дают количественной оценки профиля притока в средне- и низкодебитных скважинах. Скважинные расходомеры с турбинкой большого диаметра позволяют надежно регистрировать скорости потока от 30 м/ч, однако необходимо иметь в виду, что с ростом размеров лопастей растет инерционность турбинки - это приводит к получению более «размытого» профиля притока (приемистости) скважины, а при неблагоприятных условиях исследования (малое приращение скорости потока на коротком участке перфорированного интервала при высокой скорости протяжки прибора), может привести к динамическим погрешностям, значительно превышающим значения основной погрешности измерения [4].

В связи с этим была разработана новая конструкция термоанемометра, отличающаяся простотой и лишенная нежелательных механических частей, а так же проведены экспериментальные исследования по усовершенствованию термоанемометрических характеристик.

Термоанемометрический датчик для измерения притока жидкости в скважинных условиях изготавливается в виде цилиндра, нагреваемого электрическим током. В зависимости от скорости жидкости, омывающей датчик, изменяется его температура, а следовательно, и электрическое сопротивление нагревателя. На тепловой поток, уносимый жидкостью от поверхности цилиндра датчика, влияют скорость потока, разность между температурами стенки датчика и набегающей жидкости, физические свойства жидкости, размеры датчика [5].

Для эмпирических данных была разработана экспериментальная установка. В ходе проведенных опытных исследований выяснили:

необходимое количество и место расположения терморезисторов относительно нагреваемого цилиндра; влияние температуры нагреваемого цилиндра на дифференциальную чувствительность; графически оценили дифференциальную чувствительность между терморезисторами в зависимости от их взаимного расположения.

Список литературы 1. Дияшев Р.Н. Некоторые причины негативных последствий совместной разработки многопластовых месторождений и учет их при формировании эксплуатационных объектов // Нефтяное хозяйство. -2005. С. 110-115.

2. Закиров С.Н. Анализ проблемы «Плотность сетки скважин нефтеотдача». - М.: Грааль, 2002. - С. 166-167.

3. Киямов Л. Т., Габдуллин Т. Г. К вопросу измерения расхода жидкости в стволе обсаженной эксплуатационной скважины // Нефтяное хозяйство. -2009. -№2. -С. 72-78.

4. Киямов Л.Т. Измерение малых расходов жидкости в стволе скважины при контроле за разработкой нефтяных месторождений: дис. канд.

техн. наук: 25.00.17; [Место защиты: Татар. науч.-исслед. и проек. ин-т нефти] - Альметьевск, 2009. - 138 с.

5. Кремлевский П.П. Расходомеры. - М. – Л.: Машгиз, 2004. – С. 567УДК 681.5:622.

АНАЛИЗ МЕТОДА ОБНАРУЖЕНИЯ ВОЛНЫ ДАВЛЕНИЯ

В ТРУБОПРОВОДАХ ПРИ УТЕЧКАХ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа Трубопроводный транспорт считается важнейшим элементом топливно-энергетического комплекса, поскольку магистральные нефтепроводы являются наиболее дешевым и высоконадежным видом транспорта нефти [1].

Одной из самых актуальных и сложных проблем эксплуатации магистральных нефтепроводов является проблема обнаружения утечек и несанкционированных врезок, последствиями которых являются загрязнение окружающей среды, экономические потери (штрафы за загрязнение природной среды, затраты на ликвидацию повреждений труб, упущенная выгода) и увеличение сроков доставки продукта потребителям [2].

В настоящее время существует большое количество методов для обнаружения утечек и врезок, основанных на различных физических законах и явлениях.

В данной работе рассматривается метод, основанный на определении волны давления, возникающей при утечках нефти и нефтепродуктов. Волна давления вызывает резкий скачок давления, который можно фиксировать с помощью датчиков давления, расположенных вдоль трубопровода.

Обработка показаний датчика давления основывается на анализе и сглаживании рядов с помощью скользящей средней. При расчёте скользящей средней значение функции вычисляется каждый раз заново при получении нового значения, при этом учитывается конечное значимое множество предыдущих значений. Скользящее среднее «перемещается» (движется), как бы «скользя», по временному ряду [3]. Для обнаружения резкого изменения давления сравниваются значения двух скользящих средних. Таким образом, формируются два массива с разным количеством показаний давления.

Первый массив данных содержит N1 показаний давления за время t1, определяемое по формуле (1).

где t – период дискретизации датчика давления (около 0,04 с).

Второй массив данных содержит N2 показаний давления за время Первый массив создается, например, с большим числом показаний по сравнению со вторым массивом как показано на рис. 1. Точное количество значений в массиве подбирается экспериментально.

Для каждого массива показаний давления вычисляется среднее значение по формулам (2) и (3).

рt1ср – среднее значение первого массива показаний за время t1 в точке t;

где N1 – количество значений давления в первом массиве;

pt-i – значение давления в точке t-i.

рt2ср – среднее значение второго массива показаний за время t2 в точке t;

где N2 – количество значений давления во втором массиве;

pt-i – значение давления в точке t-i.

Затем определяется модуль разности средних значений двух массивов по формуле (4).

где рt – модуль разности средних значений массивов.

По значению рt определяют возникновение волны давления. Если рt превышает значение уставки C (рt С), то это говорит о возникновении утечки нефти или нефтепродукта. Момент превышения уставки принимается за момент прихода волны давления. Уставка подбирается экспериментальным путем в зависимости от объема утечки.

Массивы данных обновляются с приходом каждого нового значения давления. На рис. 2 показано изменение средних значений массивов и их разности при резком падении давления. В качестве примера взят переходный процесс длительностью 1 с при изменении давления на 4 атм. По оси абсцисс указаны порядковые номера дискретных значений давления.

Рис. 2. Графики средних значений массивов: 1 – график значений давления; – график средних значений массива с числом измерений N1=10; 3 – график средних значений массива с числом измерений N2=5; 4 – график разности Из рис. 2 видно, что среднее значение меньшего массива данных при падении давления уменьшается быстрее, чем среднее значение большего массива, поэтому график 3 проходит ближе к тренду давления 1. График можно использовать для сравнения абсолютной разности средних значений массивов рt с уставкой С.

Иногда при построении скользящей средней некоторые значения исходной функции целесообразно сделать более значимыми. Например, если предполагается, что внутри интервала сглаживания имеет место нелинейная тенденция, или в случае временных рядов, последние более актуальные данные могут быть весомее предыдущих [3].

В этих и подобных случаях применяются взвешенные скользящие средние.

Взвешенное скользящее среднее, или линейно взвешенное скользящее среднее – скользящее среднее, при вычислении которого вес каждого члена исходной функции, начиная с меньшего, равен соответствующему члену арифметической прогрессии. То есть, при вычислении взвешенного скользящего среднего для временного ряда последние значения исходной функции считаются более значимыми, чем предыдущие, причём функция значимости линейно убывающая. Взвешенное скользящее среднее вычисляется по формуле (5).

Pt – значение взвешенного скользящего среднего в точке t;

где pt-i – значение давления в точке t-i;

N – количество значений в массиве.

На рис. 3 показано изменение средних взвешенных значений массивов и их разности для случая падения давления, соответствующего рис. 2.

Рис. 3. Графики взвешенных средних значений массивов: 1 – график значений давления; 2 – график значений массива с числом измерений N1=10;

3 – график значений массива с числом измерений N2=5; 4 – график разности На рис. 3 видно, что графики взвешенного скользящего среднего точнее описывают поведение исходного тренда давления, так как находятся ближе к графику 1.

Экспоненциально взвешенное скользящее среднее, или экспоненциальное скользящее среднее – разновидность взвешенной скользящей средней, веса которой убывают экспоненциально и никогда не равны нулю. Экспоненциальное скользящее среднее определяется по формуле (6).

где Pt – значение экспоненциально скользящего среднего в точке t;

pt – значение давления в точке t;

Рt-1 – значение экспоненциально скользящего среднего в точке t-1;

– коэффициент, характеризующий скорость уменьшения весов, принимает значение от 0 до 1, чем меньше его значение, тем больше влияние предыдущих значений на текущую величину среднего.

Коэффициент может быть выражен через количество значений N в массиве по формуле (7).

Первое значение экспоненциального скользящего среднего обычно принимается равным первому значению исходной функции Р0=р0.

На рис. 4 показано изменение экспоненциальных скользящих значений массивов и их разности для случая падения давления, приведенного на рис.2.

Рис. 4. Графики экспоненциальных скользящих средних значений массивов:

1 – график значений давления; 2 – график значений массива с числом измерений N1=10; 3 – график значений массива с числом измерений N2=5;

Графики экспоненциальных скользящих средних проходят так же близко к исходному тренду давления, как и графики взвешенных скользящих средних.

На рис. 5 объединены графики разностей скользящих средних. График 1 имеет большую амплитуду по сравнению с графиками 2 и 3. Все три графика достигают максимума примерно в одинаковый момент времени.

Поэтому для обнаружения волны давления можно использовать любой вид скользящей средней или отдать предпочтение простому скользящему среднему как наиболее простому в реализации.

Рис. 5. Графики разностей скользящих средних: 1 - график разности простых скользящих средних; 2 – график разности взвешенных скользящих средних; – график разности экспоненциальных скользящих средних Рассмотрим возможности настройки программы датчика для обнаружения волны с помощью простого скользящего среднего.

Падение давления в трубопроводе при утечках может происходить от одной секунды до нескольких десятков секунд в зависимости от величины утечки. Возможности датчика обнаруживать утечки существенно зависят от дискретности измерения давления. Так, при дискретности измерения давления от 0,04 с можно обнаруживать как быстрые изменения давления (от 1 с), так и длительные переходные режимы. Например, за переходный режим в 1 с датчик давления выдает 25 показаний. Размеры массивов обрабатываемых данных определяются чувствительностью, необходимой для выявления определенных утечек.

Наибольшая чувствительность достигается, когда массивы скользящих средних содержат максимально разное число показаний. Например, первое скользящее среднее обрабатывает N1=10 показаний давления, а второе скользящее среднее обрабатывает N2=3 показаний давления. Разность данных скользящих средних показана на рис. 6 в виде графика 2.

График 3 иллюстрирует разность скользящих средних с числом показаний N1=10 и N2=8. Как видно из рис. 6, график 2 быстрее показывает появление волны давления по сравнению с графиком 3. Также амплитуда графика 2 значительно превышает амплитуду графика 3, что позволяет применять уставку большего значения. Графики разностей скользящих средних с числом показаний (N1=10; N2=4) и (N1=20; N2=6) находятся между графиками 2 и 3.

Рис. 6. Графики разностей скользящих средних: 1 - тренд показаний давления; 2 - график разности скользящих средних при N1=10 и N2=3; 3 график разности скользящих средних при N1=10 и N2= Для лучшего обнаружения волны давления число показаний первого массива устанавливается таким, чтобы длительность переходного процесса совпадала с длительностью отбора показаний для данного массива. То есть количество показаний определяется по формуле (8).

N1 - количество показаний в первом массиве;

где Т - время переходного процесса, или падения давления;

t - дискретность измерения датчика давления.

Число показаний давления N2 для второго массива задается в пределах 0,3-0,4N1. Для эффективной фильтрации шумов значение N2 нельзя устанавливать ниже 0,2N1.

В случае, когда длительность отбора показаний для первого массива данных значительно больше или меньше длительности падения давления, чувствительность данного метода резко снижается.

Поскольку переходные процессы при малых утечках нефтепродукта и значительном порыве трубопровода имеют разную длительность, то для обнаружения различных процессов с помощью одного датчика можно использовать в совокупности несколько скользящих средних.

Например, для обнаружения больших утечек нефтепродуктов с быстрым переходным процессом и значительным падением давления используется первая скользящая средняя с N1=20, а для обнаружения малых утечек с долгим переходным процессом и незначительном падении давления берется скользящая средняя N1=300.

Данный алгоритм обнаружения волны давления можно реализовывать на каждом датчике давления, установленном вдоль контролируемого участка трубопровода. С увеличением количества датчиков давления повышается вероятность правильного обнаружения утечки.

Своевременное обнаружение утечек и несанкционированных врезок позволит предотвратить хищения нефти и нанесение непоправимого урона окружающей среде.

Таким образом, в данной работе проведен анализ метода обнаружения волны давления с помощью простой скользящей средней, взвешенной скользящей средней и экспоненциальной скользящей средней. Все три типа скользящих средних могут применяться на практике. Для простой скользящей средней выработаны рекомендации по настройке программы датчика, заключающиеся в выборе оптимальных размеров обрабатываемых массивов данных и соотношения их размеров, обеспечивающие эффективное обнаружение волны давления.

Список литературы 1. Трубопроводный транспорт нефти/ С.М. Вайншток, В.В. Новоселов, А.Д. Прохоров, А.М. Шаммазов и др.; под ред. С.М. Вайнштока: учеб. для вузов: в 2 т. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2004. – Т.2. – 621 с.

2. Некрасова А.П. О статистике аварий и несанкционированных врезок на магистральных нефтепродуктопроводах и мероприятия по снижению их числа// Транспорт и хранение нефтепродуктов, 2000. – № 8-9. – С. 9-11.

3. Грешилов А.А., Стакун В.А., Стакун А.А. Математические методы построения прогнозов. – М.: Радио и связь, 1997. – 112 с.

Проблемы автоматизации технологических процессов добычи, транспорта Сборник трудов Всероссийской научно-практической интернет-конференции Подписано в печать 11.04.2013. Бумага офсетная. Формат 60х841/16.

Гарнитура «Таймс». Печать трафаретная. Усл. – печ. л. 8,63.

Издательство Уфимского государственного нефтяного технического университета Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов,

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||
Похожие работы:

«Министерство образования и наук и РФ филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Московский государственный индустриальный университет в г. Вязьме Смоленской области (филиал ФГБОУ ВПО МГИУ в г. Вязьме) Республика Беларусь г. Витебск Учреждение образования Витебский государственный университет имени П. М. Машерова Республика Беларусь г. Брест Учреждение образования Брестский государственный технический университет...»

«НАУЧНОЕ СООБЩЕСТВО СТУДЕНТОВ XXI СТОЛЕТИЯ. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ Электронный сборник статей по материалам XV студенческой международной заочной научно-практической конференции № 9 (12) Декабрь 2013 г. Издается с Октября 2012 года Новосибирск 2013 УДК 62 ББК 30 Н 34 Председатель редколлегии: Дмитриева Наталья Витальевна — д-р психол. наук, канд. мед. наук, проф., академик Международной академии наук педагогического образования, врач-психотерапевт, член профессиональной психотерапевтической лиги....»

«Десять лет сети глобального водного партнерства в странах Кавказа и Центральной Азии В.И. Соколов Региональный координатор GWP CACENA vadim@icwc-aral.uz В феврале 2002 года в рамках юбилейной конференции 10 лет МКВК в Алмате была проведена первая конференция заинтересованных сторон Глобального водного партнерства стран Кавказа и Центральной Азии, на которой было провозглашено создание сети регионального партнерства и избран временный региональный технический консультативный комитет (РТКК) из 13...»

«Министерство обороны Российской Федерации Российская академия ракетных и артиллерийских наук Военно исторический музей артиллерии, инженерных войск и войск связи Война и оружие Новые исследования и материалы Труды Четвертой Международной научно практической конференции 15–17 мая 2013 года Часть III Санкт Петербург ВИМАИВиВС 2013 Печатается по решению Ученого совета ВИМАИВиВС Научный редактор – С.В. Ефимов Организационный комитет конференции Война и оружие. Новые исследования и материалы: В.М....»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ Морской государственный университет им. адм. Г.И. Невельского СБОРНИК ДОКЛАДОВ 56-й международной молодежной научно-технической конференции МОЛОДЁЖЬ–НАУКА–ИННОВАЦИИ 26-27 ноября Книга 1 Владивосток 2008 1 УДК 656.61.052 (0630) ББК 39.4 Сборник докладов 56-й международной молодежной научно-технической конференции МОЛОДЁЖЬ – НАУКА – ИННОВАЦИИ, 26-27...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СЫКТЫВКАРСКИЙ ЛЕСНОЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С. М. КИРОВА Посвящается 60-летию высшего профессионального лесного образования в Республике Коми МЕТОДОЛОГИЯ РАЗВИТИЯ РЕГИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЯ В РЕСПУБЛИКЕ КОМИ Научная конференция Сыктывкар, Сыктывкарский лесной...»

«Технический институт (филиал) ФГАОУ ВПО Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова в г. Нерюнгри Министерство наук и и профессионального образования Республики Саха (Якутия) Южно-Якутский научно-исследовательский центр Академии наук Республики Саха (Якутия) МАТЕРИАЛЫ XII всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов в г. Нерюнгри 1-2 апреля 2011 г. Секции 1-2 Нерюнгри 2011 УДК 378:061.3 (571.56) ББК 72 М 34 Утверждено к печати Ученым...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ БРЕСТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ БРЕСТСКИЙ ОБЛАСТНОЙ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ КОМИТЕТ БРЕСТСКОЕ ОБЛАСТНОЕ КОММУНАЛЬНОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ЦЕНТР ВНЕДРЕНИЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РАЗРАБОТОК НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПАРК V Брестский инвестиционный форум III Международная научно-практическая конференция ПЕРСПЕКТИВЫ ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Сборник научных статей 26-28 апреля 2012,...»

«ИЗДАТЕЛЬСТВО ТГТУ УДК 355.486 ББК Ц35(2)я43 В634 Редакционная коллегия: профессор Дитрих Байрау; профессор, Е.С. Сенявская; профессор С.А. Есиков (отв. редактор); профессор П.П. Щербинин. В634 Военно-мобилизационная деятельность государства и российское общество в XVIII – XX веках : сб. статей междунар. науч. конф. – Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2008. – 96 с. – 300 экз. – ISBN 978-5-8265-0698-1. Представлены статьи преподавателей, архивистов, научных сотрудников, аспирантов России и...»

«Министерство образования Российской Федерации Алтайский государственный технический университет им.И.И.Ползунова 60 лет АлтГТУ НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО СТУДЕНТОВ И СОТРУДНИКОВ Юбилейная 60-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава, посвященная 60-летию АлтГТУ Часть 2. ИНЖЕНЕРНО–ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Барнаул – 2002 ББК 784.584(2 Рос 537)638.1 Юбилейная 60-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского...»

«КОЛЛЕКТИВНЫЙ ДОГОВОР между администрацией и работниками Московского авиационного института (государственного технического университета) МАИ на 2008—2010гг. Утверждено на конференции коллектива работников МАИ 24 сентября 2008 года Ректор института Председатель профкома А. Н. Геращенко _ Ю. М. Игнаткин Москва, 2008 г. 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1.1. Настоящий Коллективный Договор (далее Договор) заключается между работниками Московского авиационного института (Государственного технического университета),...»

«ЭКОЛОГИЯ ВЛАДИМИРСКОГО РЕГИОНА Сборник материалов юбилейной научно-практической конференции Владимирский государственный университет Владимирский государственный университет Владимир 2001 г. Министерство образования Российской Федерации Владимирский государственный университет ЭКОЛОГИЯ ВЛАДИМИРСКОГО РЕГИОНА Сборник материалов юбилейной научно-практической конференции 23 декабря 2000 г. г. Владимир Под общей редакцией профессора Т.А. Трифоновой Владимир 2001 УДК 634.; 631.95; 577.4; 658.567;...»

«Научно-издательский центр Социосфера Витебский государственный медицинский университет Пензенская государственная технологическая академия Информационный центр МЦФЭР Ресурсы образования ОБЩЕСТВО, КУЛЬТУРА, ЛИЧНОСТЬ. АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ СОЦИАЛЬНО-ГУМАНИТАРНОГО ЗНАНИЯ Материалы II международной научно-практической конференции 5–6 февраля 2012 года Пенза – Витебск 2012 1 УДК 316.32+008+159.922 ББК 60.05 О 28 О 28 Общество, культура, личность. Актуальные проблемы социально-гуманитарного знания:...»

«1 Исследуем и проектируем: научно-практическая конференция школьников 5 - 10 классов Что, как и почему – разберусь и объясню, 2012 г Городская инновационная сеть Разработка модели образовательного процесса на основе учебно-исследовательской деятельности учащихся Государственное образовательное учреждение города Москвы многопрофильный технический лицей №1501 Научно-практическая конференция школьников 5-10 классов Что, как и почему – разберусь и объясню (Отделение Городской научно-практической...»

«TD/B/C.II/21 Организация Объединенных Наций Конференция Организации Distr.: General Объединенных Наций 18 February 2013 Russian по торговле и развитию Original: English Совет по торговле и развитию Комиссия по инвестициям, предпринимательству и развитию Пятая сессия Женева, 29 апреля 3 мая 2013 года Пункт 5 предварительной повестки дня Инвестиции, инновации и технология на службе развития Инвестирование в инновации в интересах развития Записка секретариата ЮНКТАД Резюме Меры по развитию...»

«Правительство Мурманской области Федеральное агентство по рыболовству ФГБУВПО Мурманский государственный технический университет Комитет рыбохозяйственного комплекса Мурманской области Институт экономических проблем им. Г. П. Лузина КНЦ РАН Университетский ФИНМАРК колледж, г. Альта, Норвегия ЕВРОПЕЙСКИЙ СЕВЕР: ИННОВАЦИОННОЕ ОСВОЕНИЕ МОРСКИХ РЕСУРСОВ (ОБРАЗОВАНИЕ-НАУКАПРОИЗВОДСТВО) (14–17 марта 2012 г.) (МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ) Часть 1 Мурманск Издательство МГТУ...»

«ИНСТРУКЦИЯ о порядке депонирования научных работ по естественным, техническим, социальным и гуманитарным наук ам Оглавление 1. Общие положения 2. Порядок представления и правила оформления документов, представляемых на депонирование Приложение 1. Перечень информационных органов, осуществляющих депонирование научных работ по естественным, техническим, социальным и гуманитарным наукам Приложение 2. Примеры отдельного листа о наименовании совета и даты его заседания Приложение 3. Требования к...»

«Белгородский государственный технологический университет имени В.Г.Шухова Сибирский государственный аэрокосмический университет имени акад.М.Ф.Решетнева Харьковская государственная академия физической культуры Харьковский национальный педагогический университет имени Г.С.Сковороды Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства имени П.Василенко Харьковская государственная академия дизайна и искусств ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СПОРТИВНЫХ ИГР И ЕДИНОБОРСТВ В ВЫСШИХ...»

«ПОЛОЖЕНИЕ о проведении Открытой дистанционной научно-практической конференции Проблемы и перспективы атомной отрасли для обучающихся 7-10 классов на территориях присутствия предприятий Госкорпорации Росатом в 2013 году 1. Общие положения Настоящее положение устанавливает порядок и условия проведения Открытой дистанционной научно-практической конференции. Организаторами конференции выступает МКУ ГМЦ, МКОУ ДОД ДЭБЦ ЗАТО Железногорск. Открытая дистанционная научно-практическая конференция Проблемы...»

«Министерство образования и наук и Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Алтайский государственный технический университет им. И.И.Ползунова НАУКА И МОЛОДЕЖЬ – 2014 XI Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых СЕКЦИЯ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ подсекция ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ И АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ Барнаул – 2014 УДК 004 XI Всероссийская...»









 
2014 www.konferenciya.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Конференции, лекции»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.